单片机饮料装瓶系统

马巍

【摘 要】本系统利用单片机实现饮料自动装瓶和加盖，特殊情况下可按下紧急停止按钮关闭整个系统。该装置结构简单，操作方便，可靠性高，实用性强。

【关键词】单片机；装瓶；加盖

1 工作原理

单片机饮料装瓶系统工作时，由单片机P1.1口输出低电平信号，打开饮料罐下方的一个阀门，饮料罐10s后把一个空瓶子装满，压瓶盖机向下冲压，完成一个饮料瓶的加盖，然后通过“压盖完成信号”向单片机的T0（P3.4口）输出一个完成计数信号，表明一瓶饮料已经灌装完成，单片机控制两位共阳数码管显示装瓶数。接着单片机P1.0口输出低电平信号使传送带运送下一个空瓶子到饮料罐下方，准备下一个空瓶子的装瓶和压盖。如果有紧急情况发生，可以按下“紧急停止”按钮关闭整个系统。

2 硬件电路

本设计要用的元器件有：芯片AT89S51、芯片7447、按键及两个共阳极七段数码管，其它硬件设备有压瓶盖机、传送带、饮料罐、阀门等。

图1

单片机P1.1口是饮料罐阀门控制信号，低电平时饮料罐阀门打开，开始灌装饮料，高电平时阀门关闭停止工作。当压盖完成后向单片机内部计数器T0输出一个信号表明一瓶饮料瓶已经灌装完成，单片机驱动用于显示装瓶数的七段数码管的显示数字加1。同时向P1.0输出低电平信号，使传送带转动。当出现意外情况时，通过按下“紧急停止”按钮向单片机的外部中断1申请中断请求，使系统停止。

饮料瓶个数显示方式采用静态显示，其各位相互独立，各自的亮段控制端由一个独立的译码器7447控制，只要单片机的I/O口输出不变，则受其控制的七段数码管显示数值也不变。7447是一块BCD码转换成7段LED数码管的译码驱动芯片，7447的主要功能是输出低电平驱动的显示码，用以推动共阳极7段LED数码管显示相应的数字。由于只使用了两位七段数码管，所以显示的最大十进制值为99。两位共阳极七段数码管通过译码器7447与单片机的P0口相连，P0口的每一位对七段数码管的显示有直接的作用。例如，当（P0）=00H，两位七段数码管显示00，如果此时压盖完成信号线输入一个计数信号表明，一个饮料瓶压盖完成，显示数据加加1，P0.0的状态由0变1，即（P0）=01H，显示变为01。在这种静态显示方式中，其优点是控制直观，程序实现比较容易，各位七段数码管可独立显示，互不影响。在每一个数字的显示过程中，每一位七段数码管从单片机的I/O口经过译码器7447得到一个恒定的亮段控制信号，这是一个恒定的电平信号，所以亮段控制端的电流恒定，七段数码管的亮段较高。

3 软件设计

饮料罐的下方有一个阀门，用于控制饮料的流量，这个阀门由单片机的P1.1口控制，低电平使能， 假设阀门打开10s就能把一个空瓶子装满，则每一次P1.1口输出一个持续10s的低电平。与此同时，压瓶盖机向下冲压，完成一个饮料瓶盖的安装，然后通过“压盖完成信号”向单片机的T0口输出一个完成计数信号，表明一瓶饮料已经灌装完成。此时，单片机用于显示装瓶数的七段数码管的显示数字加1，同时，P1.0口输出一个低电平触发信号，让传送带带动下一个空瓶子准备装瓶和压盖。如果有紧急情况发生，可以按下“紧急停止”按钮关闭整个系统。

在程序中首先定义了外部中断服务子程序的入口为EXT1段程序，并由指令“MOV IE，#84H”打开外部 中断1。当紧急开关按下后，单片机转向EXT1段程序执行七段数码管显示00，停止传送带和关闭阀门等操作。

在该系统中，使用单片机定时器/计数器0的计数器的功能，每当压盖完成信号线输入一个计数信号时，表明已经装完一个饮料瓶，单片机使能传送带带动瓶子移动，并打开阀门口开始装的空瓶子。一旦出现意外，使系统中断。

通过指令“MOV TMOD，#05H”设置定时器/计数器0工作在计数器模式1下，并装载计数初始值FFFFH，即只需要计一个数，定时器/计数器0就溢出（通过指令“CHECK： JNB TF0，CHECK”检查）。随后通过指令将显示数据更新，并驱动传送带和阀门工作。

阀门打开10s的时间装满一瓶饮料，在该系统中，使用单片机时器/计数器1的定时器的功能，把定时器设为工作方式1，定时时间为50ms，则计数溢出20次即得到时钟计时最小单位—1s，那么1s循环10次即得到10s定时。本次设计中单片机的晶振为12MHz，则机器周期T为1μs，选择工作方式1，利用公式（216-X）T=定时时间（X为TH1，TL1的定时初值），计算得出TH1=3CH，TL1=0B0H。

程序通过指令“CLR P1.1” 给P1.1口输出一个低电平触发信号，让传送带带动下一个空瓶子准备装瓶和压盖。低电平触发时间1s可利用延时子程序完成。延时1s后，P1.1口置1。

[责任编辑：杨玉洁]